CN111373650A - 热电发电装置 - Google Patents

Abstract

热电发电装置具有：热电发电模块；风扇，其能够以旋转轴为中心旋转，且在与旋转轴平行的第一轴方向上配置于热电发电模块的一侧；罩部件，其具有相对板和侧板，相对板在第一轴方向上配置于风扇的一侧并与风扇相对，侧板从所述风扇的一侧朝向另一侧地配置于风扇的周围；第一进气口，其设于相对板；第二进气口，其设于侧板，且在第一轴方向上至少一部分比风扇更靠一侧配置；排气口，其设于侧板，且在第一轴方向上比风扇更靠另一侧配置。

Description

热电发电装置

技术领域

本发明涉及热电发电装置。

背景技术

已知有具有利用塞贝克效应产生电力的热电发电模块的热电发电装置。通过将热电发电模块的一端面加热，并将热电发电模块的另一端面冷却，热电发电模块产生电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2015－171308号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在为了热电发电模块的冷却而使用风扇的情况下，风扇的冷却效率降低的话，热电发电装置的发电效率降低。

本发明的方式的目的在于抑制由风扇的冷却效率的降低。

用于解决技术问题的手段

根据本发明的方式，提供一种热电发电装置，该热电发电装置具有：热电发电模块；风扇，其能够以旋转轴为中心旋转，且在与所述旋转轴平行的第一轴方向上配置于所述热电发电模块的一侧；罩部件，其具有相对板和侧板，所述相对板在所述第一轴方向上配置于所述风扇的一侧并与所述风扇相对，所述侧板从所述风扇的一侧朝向另一侧地配置于所述风扇的周围；第一进气口，其设于所述相对板；第二进气口，其设于所述侧板，且在所述第一轴方向上至少一部分比所述风扇更靠一侧配置；排气口，其设于所述侧板，且在所述第一轴方向上比所述风扇更靠另一侧配置。

发明效果

根据本发明的方式，可抑制风扇的冷却效率的降低。

附图说明

图1是表示本实施方式的热电发电装置的立体图。

图2是表示本实施方式的热电发电装置的剖面图。

图3是示意地表示本实施方式的热电发电模块的立体图。

图4是示意地表示本实施方式的热电发电装置的图。

图5是表示关于本实施方式的热电发电装置的冷却效果的实验结果的图。

图6是将本实施方式的热电发电装置的一部分放大的图。

图7是将本实施方式的热电发电装置的一部分放大的图。

图8是表示本实施方式的热电发电装置的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明，但是本发明并不限定于此。以下说明的实施方式的构成要素可适当地组合。另外，也有不使用一部分构成要素的情况。

在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系对各部分的位置关系进行说明。将在规定面内与X轴平行的方向设为X轴方向(第二轴方向)，将在规定面内与正交于X轴的Y轴平行的方向设为Y轴方向(第三轴方向)，将与正交于规定面的Z轴平行的方向设为Z轴方向(第一轴方向)。X轴方向、Y轴方向及Z轴方向正交。包含X轴及Y轴的XY平面与规定面平行。包含Y轴及Z轴的YZ平面与XY平面正交。包含X轴及Z轴的XZ平面分别与XY平面及YZ平面正交。

另外，在以下的说明中，将Z轴方向上的一侧适当称为+Z侧，将Z轴方向上的另一侧适当称为－Z侧。

[构造]

图1是表示本实施方式的热电发电装置100的立体图。图2是表示本实施方式的热电发电装置100的剖面图。

如图1及图2所示，热电发电装置100具备：热电发电模块10；受热板20，其连接于热电发电模块10的－Z侧的端面12；散热器30，其具有连接于热电发电模块10的+Z侧的端面11的散热板31；风扇单元40，其具有能够以旋转轴AX为中心旋转的、配置在热电发电模块10的+Z侧的风扇41；罩部件50，在其与受热板20之间形成内部空间IS。

＜热电发电模块＞

热电发电模块10利用塞贝克效应产生电力。通过将热电发电模块10的－Z侧的端面12加热，并将热电发电模块10的+Z侧的端面11冷却，由此热电发电模块10产生电力。

端面11朝向+Z方向。端面12朝向－Z方向。端面11及端面12分别平坦。端面11及端面12分别与XY平面平行。在XY平面内，热电发电模具10的外形实质上是四边形。

图3是示意地表示本实施方式的热电发电模块10的立体图。注意，在图3中是以端面12朝向上方、端面11朝向下方的方式进行图示。热电发电模块10具有P型热电半导体元件13、N型热电半导体元件14、电极15、第一基板16和第二基板17。电极15分别与P型热电半导体元件13及N型热电半导体元件14连接。第一基板16配置在P型热电半导体元件13、N型热电半导体元件14及电极15的+Z侧。第二基板17配置在P型热电半导体元件13、N型热电半导体元件14及电极15的－Z侧。

P型热电半导体元件13及N型热电半导体元件14分别包括例如BiTe类热电材料。第一基板16及第二基板17分别由陶瓷或聚酰亚胺这样的电绝缘材料形成。

第一基板16具有端面11。第二基板17具有端面12。通过加热第二基板17并冷却第一基板16，在P型热电半导体元件13及N型热电半导体元件14各自的+Z侧的端部和－Z侧的端部之间赋予温度差。当在P型热电半导体元件13的+Z侧的端部和－Z侧的端部之间赋予了温度差时，在P型热电半导体元件13中，空穴从－Z侧的端部向+Z侧的端部移动。如果在N型热电半导体元件14的+Z侧的端部与－Z侧的端部之间赋予了温度差，则在N型热电半导体元件14中，电子从－Z侧的端部向+Z侧的端部移动。P型热电半导体元件13和N型热电半导体元件14经由电极15连接。通过空穴和电子在电极15上产生电位差。通过在电极15上产生电位差，热电发电模块10产生电力。在电极15上连接导线18。热电发电模块10经由导线18输出电力。

＜受热板＞

受热板20受到来自热源的热量并将其向热电发电模块10传递。受热板20由铝或铜这样的金属材料形成。受热板20连接于热电发电模块10的端面12。

受热板20具有与热电发电模块10的端面12连接的连接面21和与热源相对的受热面22。来自热源的热量经由受热板20传递到热电发电模块10的端面12。

连接面21朝向+Z方向。受热面22朝向－Z方向。连接面21及受热面22各自平坦。连接面21及受热面22分别与XY平面平行。在XY平面内，受热板20的外形实质上是四边形。在XY平面内，受热板20的外形大于热电发电模块10的外形。热电发电模块10的端面12与连接面21的中央区域连接。

＜散热器＞

散热器30从热电发电模块10夺取热量。散热器30由铝这样的金属材料形成。散热器30在Z轴方向上配置在热电发电模块10与风扇41之间。

散热器30具有与热电发电模块10的端面11连接的散热板31和被散热板31支承的散热片32。散热片32为针式翅片。注意，散热片32也可以是板式翅片。

散热板31具有连接于热电发电模块10的端面11的连接面34和支承散热片32的支承面33。散热片32与散热板31的支承面33连接。散热器30从热电发电模块10的端面11夺取热量。

支承面33朝向+Z方向。连接面34朝向－Z方向。连接面34平坦。支承面33及连接面34分别与XY平面平行。在XY平面内，散热板31的外形实质上是四边形。在XY平面内，散热板31的外形大于热电发电模块10的外形。热电发电模块10的端面11与连接面34的中央区域连接。

散热片32沿着Z轴方向伸长。在X轴方向及Y轴方向上分别设置多个散热片32。散热片32在X轴方向及Y轴方向上分别以一定的间隔配置。在Z轴方向上，多个散热片32的+Z侧的前端部分别配置在同一位置。

＜风扇单元＞

风扇单元40具有能够以旋转轴AX为中心旋转的风扇41、配置在风扇41周围的风扇壳体42和产生使风扇旋转的动力的电机(未图示)。风扇41为了使空气流通而工作。风扇41的旋转轴AX与Z轴方向平行。风扇41配置在热电发电模块10以及散热器30的+Z侧。

风扇41可旋转地支承于风扇壳体42。风扇壳体42经由支承部件43支承于受热板20。支承部件43是沿Z轴方向伸长的棒状部件。

使风扇41旋转的电机通过由热电发电模块10产生的电力进行工作。通过使电机工作，风扇41旋转。即，热电发电装置100是利用由热电发电模块10产生的电力使设置于热电发电装置100的电机(电子设备)工作的自立型热电发电装置。

＜罩部件＞

罩部件50保护热电发电模块10、散热器30及风扇41。另外，罩部件50抑制热电发电装置100的使用者(使用者的手指)和风扇41及热电发电模块10的至少一方接触。罩部件50的－Z侧的端部与受热板20的连接面21相对。罩部件50在其与受热板20之间形成内部空间IS。热电发电模块10、散热器30及风扇单元40配置在内部空间IS。

罩部件50包括配置在风扇41的+Z侧且与风扇41相对的相对板51和配置在热电发电模块10、散热器30及风扇单元40的周围的侧板52。侧板52自相对板51朝向连接面21以包围风扇41的旋转轴AX的方式配置在风扇41的周围。侧板52的－Z侧的端部与连接面21的周边区域相对。相对板51与侧板52的+Z侧的端部连结。

相对板51具有面向外部空间OS的外表面和面向内部空间IS的内表面。相对板51的外表面朝向+Z方向。相对板51的内表面朝向－Z方向。相对板51的外表面及内表面分别平坦。相对板51的外表面及内表面分别与XY平面平行。在XY平面内，相对板51的外形实质上是四边形。

侧板52包括：比内部空间IS的中心靠+X侧配置的第一侧板521；比内部空间IS的中心靠－X侧配置的第二侧板522；比内部空间IS的中心靠+Y侧配置的第三侧板523；比内部空间IS的中心靠－Y侧配置的第四侧板524。

第一侧板521具有面向外部空间OS的外表面和面向内部空间IS的内表面。第一侧板521的外表面朝向+X方向。第一侧板521的内表面朝向－X方向。第一侧板521的外表面及内表面分别平坦。第一侧板521的外表面及内表面分别与YZ平面平行。在YZ平面内，第一侧板521的外形实质上是四边形。

第二侧板522在X轴方向上与第一侧板521隔开间隙配置。第二侧板522具有面向外部空间OS的外表面和面向内部空间IS的内表面。第二侧板522的外表面朝向－X方向。第二侧板522的内表面朝向+X方向。第二侧板522的外表面及内表面分别平坦。第二侧板522的外表面及内表面分别与YZ平面平行。在YZ平面内，第二侧板522的外形实质上是四边形。

第三侧板523配置在第一侧板521与第二侧板522之间。第三侧板523具有面向外部空间OS的外表面和面向内部空间IS的内表面。第三侧板523的外表面朝向+Y方向。第三侧板523的内表面朝向－Y方向。第三侧板523的外表面及内表面分别平坦。第三侧板523的外表面及内表面分别与XZ平面平行。在XZ平面内，第三侧板523的外形实质上是四边形。

第四侧板524配置在第一侧板521与第二侧板522之间。第四侧板524在Y轴方向上与第三侧板523隔开间隙配置。第四侧板524具有面向外部空间OS的外表面和面向内部空间IS的内表面。第四侧板524的外表面朝向－Y方向。第四侧板524的内表面朝向+Y方向。第四侧板524的外表面及内表面分别平坦。第四侧板524的外表面及内表面分别与XZ平面平行。在XZ平面内，第四侧板524的外形实质上是四边形。

相对板51的周缘部与第一侧板521的+Z侧的端部、第二侧板522的+Z侧的端部、第三侧板523的+Z侧的端部及第四侧板524的+Z侧的端部分别连结。第一侧板521的+Y侧的端部和第三侧板523的+X侧的端部连结。第一侧板521的－Y侧的端部和第四侧板524的+X侧的端部连结。第二侧板522的+Y侧的端部和第三侧板523的－X侧的端部连结。第二侧板522的－Y侧的端部和第四侧板524的－X侧的端部连结。

＜固定构造＞

受热板20和散热器30用螺钉62固定。受热板20和风扇单元40经由支承部件43固定。散热器30和罩部件50由螺钉61固定。

侧板52由螺钉61固定在散热板31上。螺钉61将第三侧板523和散热板31的+Y侧的侧面固定。螺钉61将第四侧板524和散热板31的－Y侧的侧面固定。

散热板31由螺钉62固定在受热板20上。在散热板31的+X侧的侧面设置凸缘35。在散热板31的－X侧的侧面设置凸缘36。凸缘35及凸缘36分别由固定在散热板31的侧面的角钢材料的一部分构成。在XZ平面内，角钢材料是L形的部件。角钢材料的一部分通过螺钉64分别固定在散热板31的+X侧的侧面以及－X侧的侧面。由与散热板31不接触的角钢材料的一部分，构成凸缘35及凸缘36。

凸缘35从散热板31的+X侧的侧面向+X方向突出。凸缘36从散热板31的－X侧的侧面向－X方向突出。凸缘35及凸缘36分别与受热板20的连接面21相对。

凸缘35由螺钉62固定在受热板20上。凸缘36由螺钉62固定在受热板20上。凸缘35及凸缘36与受热板20通过螺钉62固定，从而将散热板31固定在受热板20上。

将凸缘35和受热板20固定的螺钉62在Y轴方向上配置2个。将凸缘36和受热板20固定的螺钉62在Y轴方向上配置2个。散热板31由4颗螺钉62固定在受热板20上。

螺旋弹簧63分别配置于螺钉62的头部与凸缘35之间以及螺钉62的头部与凸缘36之间。螺钉62被拧入受热板20，使得螺旋弹簧63收缩。通过螺旋弹簧63的弹力，散热板31能够在曲与受热板20之间用一定的力夹住热电发电模块10。另外，通过螺旋弹簧63的弹性变形可吸收受热板20及散热板31中的至少一方产生的热变形。由此，可抑制过度的力作用于热电发电模块10而使热电发电模块10与受热板20及散热板31中的至少一方的接触变得不充分或者导致作用于热电发电模块10的力产生偏差。

在XY平面内，螺钉62及螺旋弹簧63分别配置在第一侧板521与散热器30之间以及第二侧板522与散热器30之间。第一侧板521的内表面与散热器30之间的距离W1和第二侧板522的内表面与散热器30之间的距离W2实质上相等。第三侧板523的内表面与散热器30之间的距离W3和第四侧板524的内表面与散热器30之间的距离W4实质上相等。距离W3及距离W4比距离W1及距离W2短。即，第三侧板523及第四侧板524比第一侧板521及第二侧板522更接近散热器30。

＜第一进气口＞

相对板51具有第一进气口71。第一进气口71在相对板51上设置多个。第一进气口71包括贯穿相对板51的内表面和外表面的贯通孔。

第一进气口71配置在风扇41的+Z侧。第一进气口71设置在与风扇41相对的位置。第一进气口71吸引外部空间OS的空气。通过风扇41的旋转，外部空间OS的空气经由第一进气口71流入内部空间IS。

第一进气口71分别沿X轴方向及Y轴方向设置。多个第一进气口71分别是沿X轴方向及Y轴方向伸长的长孔。第一进气口71由一对直线状边缘、将一对直线状边缘的一端部连结的圆弧状边缘和将一对直线状边缘的另一端部连结的圆弧状边缘来规定。一对直线状边缘平行。多个第一进气口71的长度及方向可以相同也可以不同。

注意，在多个第一进气口71中，至少一部分的第一进气口71可以是圆形的。

＜第二进气口＞

侧板52具有第二进气口72。第二进气口72在侧板52上设置多个。第二进气口72包括贯穿侧板52的内表面和外表面的贯通孔。

在Z轴方向上，第二进气口72的至少一部分比风扇41更靠+Z侧配置。第二进气口72吸引外部空间OS的空气。通过风扇41的旋转，外部空间OS的空气经由第二进气口72流入内部空间IS。

第二进气口72设置在第一侧板521、第二侧板522、第三侧板523及第四侧板524中的至少一个上。在本实施方式中，第二进气口72分别设置在第二侧板522、第三侧板523及第四侧板524上。注意，第二进气口72也可以设置在第一侧板521上。

第二进气口72具有+Z侧的端部72A和－Z侧的端部72B。

在Z轴方向上仅设有一个第二进气口72的情况下，第二进气口72的+Z侧的端部72A是指一个第二进气口72中最靠+Z侧的部位。在Z轴方向上仅设有一个第二进气口72的情况下，第二进气口72的－Z侧的端部72B是指在一个第二进气口72中最靠－Z侧的部位。

在Z轴方向上设有多个第二进气口72的情况下，第二进气口72的+Z侧的端部72A是指多个第二进气口72中最靠+Z侧配置的第二进气口72的最靠+Z侧的部位。在Z轴方向上设有多个第二进气口72的情况下，第二进气口72的－Z侧的端部72B是指多个第二进气口72中最靠－Z侧配置的第二进气口72的最靠－Z侧的部位。

风扇41具有+Z侧的端部41A和－Z侧的端部41B。

风扇41的+Z侧的端部41A是指风扇41中最靠+Z侧的部位。风扇41的－Z侧的端部41B是指风扇41中最靠－Z侧的部位。

在Z轴方向上，第二进气口72的+Z侧的端部72A比风扇41的+Z侧的端部41A靠+Z侧配置。在Z轴方向上，第二进气口72的－Z侧的端部72B配置在与风扇41的+Z侧的端部41A相同的位置。

在Z轴方向上，风扇41的+Z侧的端部41A配置在与风扇壳体42的+Z侧的端部42A相同的位置。在Z轴方向上，风扇41的－Z侧的端部41B配置在与风扇壳体42的－Z侧的端部42B相同的位置。注意，在Z轴方向上，端部41A的位置和端部42A的位置可以不同，端部41B的位置和端部42B的位置也可以不同。

在与XY平面平行的方向上，第二进气口72的尺寸大于风扇41的尺寸(直径)。在与XY平面平行的方向上，第二进气口72的尺寸在散热器30的尺寸以上。在本实施方式中，第二进气口72的尺寸与散热器30的尺寸大致相同。

设置在第二侧板522上的第二进气口72是沿Y轴方向伸长的长孔。在Y轴方向上，设置在第二侧板522上的第二进气口72的尺寸大于风扇41的尺寸，且在散热器30的尺寸以上。在本实施方式中，第二进气口72的尺寸与散热器30的尺寸大致相同。

分别设置在第三侧板523及第四侧板524上的第二进气口72是沿X轴方向伸长的长孔。在X轴方向上，分别设置在第三侧板523及第四侧板524上的第二进气口72的尺寸大于风扇41的尺寸，且在散热器30的尺寸以上。在本实施方式中，第二进气口72的尺寸与散热器30的尺寸大致相同。

在本实施方式中，在第二侧板522、第三侧板523及第四侧板524上沿Z轴方向分别只设置一个第二进气口72。

第二进气口72由直线状边缘721、比直线状边缘721更靠－Z侧的直线状边缘722、将直线状边缘721的一端部和直线状边缘722的一端部连结的圆弧状边缘723和将直线状边缘721的另一端部和直线状边缘722的另一端部连结的圆弧状边缘724来规定。直线状边缘721和直线状边缘722平行。直线状边缘721及直线状边缘722分别与XY平面平行。

在本实施方式中，端部72A包含直线状边缘721。端部72B包含直线状边缘722。

注意，也可以沿Z轴方向设置多个第二进气口72。另外，也可以在第二侧板522上沿Y轴方向设置多个第二进气口72。也可以在第三侧板523及第四侧板524上沿X轴方向分别设置多个第二进气口72。

＜排气口＞

侧板52具有排气口73。排气口73在侧板52上设有多个。排气口73包括贯穿侧板52的内表面和外表面的贯通孔。

在Z轴方向上，排气口73比第一进气口71及第二进气口72更靠－Z侧配置。在Z轴方向上，排气口73比风扇41更靠－Z侧配置。通过使风扇41旋转，内部空间IS的空气的至少一部分经由排气口73向外部空间OS流出。

排气口73设置在第一侧板521、第二侧板522、第三侧板523及第四侧板524中的至少一个上。在本实施方式中，排气口73分别设置在第一侧板521、第二侧板522、第三侧板523及第四侧板524上。

排气口73具有+Z侧的端部73A和－Z侧的端部73B。

在Z轴方向上仅设有一个排气口73的情况下，排气口73的+Z侧的端部73A是指一个排气口73中最靠+Z侧的部位。在Z轴方向上仅设有一个排气口73的情况下，排气口73的－Z侧的端部73B是指一个排气口73中最靠－Z侧的部位。

在Z轴方向上设有多个排气口73的情况下，排气口73的+Z侧的端部73A是指多个排气口73中最靠+Z侧配置的排气口73的最靠+Z侧的部位。在Z轴方向上设有多个排气口73的情况下，排气口73的－Z侧的端部73B是指多个排气口73中最靠－Z侧配置的排气口73的最靠－Z侧的部位。

散热器30具有+Z侧的端部30A和－Z侧的端部30B。

散热器30的+Z侧的端部30A是指散热器30中最靠+Z侧的部位。散热器30的－Z侧的端部30B是指散热器30中最靠－Z侧的部位。

在本实施方式中，散热器30的+Z侧的端部30A包括散热片32的+Z侧的前端部。散热器30的－Z侧的端部30B包括散热板31的连接面34。

如图2所示，在Z轴方向上，排气口73的+Z侧的端部73A从散热器30的+Z侧的端部30A向－Z侧配置。

另外，在Z轴方向上，排气口73的－Z侧的端部73B从散热板31的支承面33向－Z侧配置。

在本实施方式中，排气口73包含分别设置在第一侧板521及第二侧板522上且沿Y轴方向伸长的第一排气口731和分别设置在第三侧板523及第四侧板524上且沿Z轴方向伸长的第二排气口732。

分别设置在第一侧板521及第二侧板522上的第一排气口731是沿Y轴方向伸长的长孔。在Y轴方向上，第一排气口731的尺寸大于风扇41的尺寸，且与散热器30的尺寸大致相同。

在第一侧板521及第二侧板522上分别沿Z轴方向设置多个第一排气口731。

第一排气口731由直线状边缘7311、比直线状边缘7311靠－Z侧的直线状边缘7312、将直线状边缘7311的一端部和直线状边缘7312的一端部连结的圆弧状边缘7313和将直线状边缘7311的另一端部和直线状边缘7312的另一端部连结的圆弧状边缘7314来规定。直线状边缘7311和直线状边缘7312平行。直线状边缘7311及直线状边缘7312分别与XY平面平行。

在本实施方式中，端部73A包含在Z轴方向上配置的多个第一排气口731中最靠+Z侧配置的第一排气口731的直线状边缘7311。端部73B包括在Z轴方向上配置的多个第一排气口731中最靠－Z侧配置的第一排气口731的直线状边缘7312。

注意，也可以在Z轴方向上只设置一个第一排气口731。也可以沿Y轴方向设置多个第一排气口731。

分别设置在第三侧板523及第四侧板524上的第二排气口732是沿Z轴方向伸长的长孔。在Z轴方向上，第二排气口732的尺寸小于散热器30的尺寸。

在第三侧板523及第四侧板524上分别沿X轴方向设置多个第二排气口732。

第二排气口732由直线状边缘7321、比直线状边缘7321靠－X侧的直线状边缘7322、将直线状边缘7321的+Z侧的端部和直线状边缘7322的+Z侧的端部连结的圆弧状边缘7323和将直线状边缘7321的－Z侧的端部和直线状边缘7322的－Z侧的端部连结的圆弧状边缘7324来规定。直线状边缘7321和直线状边缘7322平行。直线状边缘7321及直线状边缘7322分别与Z轴平行。

在本实施方式中，端部73A包含圆弧状边缘7323。端部73B包含圆弧状边缘7324。

注意，也可以在Z轴方向上设置多个第一排气口731。

如图2所示，散热片32在X轴方向及Y轴方向上分别以一定的间隔G2配置。分别设置在第三侧板523及第四侧板524上的第二排气口732在X轴方向上以一定的间隔G1配置。在X轴方向上，第二排气口732的尺寸在散热片32的尺寸以下。在X轴方向上，第二排气口732的位置与相邻的散热片32之间的空间位置一致。即，在X轴方向上，相邻的第二排气口732之间的侧板52的中心线与散热片32的中心线一致。沿X轴方向相邻的第二排气口732的间隔G1是沿X轴方向相邻的散热片32的间隔G2的整数倍。在本实施方式中，沿X轴方向相邻的第二排气口732的间隔G1是沿X轴方向相邻的散热片32的间隔G2的2倍。在X轴方向上，第二排气口732的中心的位置与散热片32的中心的位置一致。

注意，第二排气口732的间隔G1也可以是散热片32的间隔G2的3倍以上的任意整数倍。第二排气口732的间隔G1也可以与散热片32的间隔G2相同。

＜长孔的宽度＞

如上所述，第一进气口71、第二进气口72及排气口73分别是长孔。长孔的宽度例如在10[mm]以下。由此，例如可抑制使用者的手指通过长孔，可抑制使用者的手指与散热片41及热电发电模块10中的至少一方接触。罩部50作为所谓的手指防护件来发挥作用。

＜空间＞

相对板51的内表面和风扇单元40的+Z侧的端面经由间隙而相对。在相对板51的内表面与风扇41之间形成第一空间SP。第一进气口71及第二进气口72分别面对第一空间SP。从第一进气口71及第二进气口72吸引的空气的至少一部分流入第一空间SP。

在本实施方式中，多个第一进气口71中至少一个第一进气口71S在XY平面内设置在与旋转轴AX一致的位置。由于在相对板51与风扇单元40之间形成有第一空间SP，所以当风扇41旋转时，不仅从在XY平面内设置在与旋转轴AX不同的位置的第一进气口71，还如箭头Fa所示地从在XY平面内设置在与旋转轴AX一致的位置的第一进气口71S向第一空间SP流入足够量的空气。

另外，侧板52的内表面与风扇41(风扇单元40)及散热器30经由间隙而相对。在侧板52的内表面与风扇41之间以及侧板52的内表面与散热器30之间形成第二空间TP。第二进气口72面对第二空间TP。第二进气口72比第一进气口71更接近第二空间TP。从第二进气口72供给的空气的至少一部分流入第二空间TP。

＜连接器＞

热电发电装置100具有可与外部的电气设备连接的连接器80。连接器80例如包括USB(Universal Serial Bus)连接器。热电发电模块10产生的电力的一部分被供给到使风扇41旋转的电机。热电发电模块10产生的电力的一部分被供给到与连接器80连接的电气设备。

[动作]

接着，对本实施方式的热电发电装置100的动作的一例进行说明。热电发电装置100的受热板20被热源加热时，与受热板20接触的热电发电模块10的端面12被加热，热电发电模块10产生电力。由热电发电模块10产生的电力的至少一部分被供给到用于使风扇41旋转的电机。电机利用由热电发电模块10供给的电力进行工作。通过电机的动作，风扇41旋转。

通过风扇41的旋转，外部空间OS的空气分别被第一进气口71及第二进气口72吸引。外部空间OS的空气分别经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS。

向内部空间IS流入并通过了风扇41的空气的至少一部分被供给到散热器30。从风扇41供给到散热器30的空气与包括散热片32的表面以及散热板31的支承面33的散热器30的表面接触。与散热器30的表面接触的空气从散热器30夺取热量。通过从散热器30夺取热量，将与散热器30接触的热电发电模块10的端面11冷却。因此，在热电发电模块10的端面11与端面12之间赋予足够的温度差。通过在端面11与端面12之间赋予足够的温度差，热电发电模块10能够高效地产生电力。

从散热器30夺走热量而温度上升了的空气从排气口73向外部空间OS流出。从排气口73向外部空间OS流出的空气在与XY平面平行的方向上流动。也就是说，从排气口73流出的空气以自罩部件50分离的方式流动。因此，可抑制从排气口73流出的高温的空气经由第一进气口71及第二进气口72再次流入内部空间IS。

在本实施方式中，第一进气口71及第二进气口72位于远离受热板20(热源)的位置。因此，第一进气口71及第二进气口72附近的外部空间OS的空气的温度低于受热板20附近的外部空间OS的空气温度。通过风扇41的旋转，低温的空气经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS。流入内部空间IS的空气与散热器30的表面接触，从散热器30夺取热量。从散热器30夺取热量而温度上升了的空气从存在于比第一进气口71及第二进气口72靠近受热板20(热源)的位置的排气口73流出到外部空间OS。

在本实施方式中，经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的空气的至少一部分流入相对板51与风扇单元40之间的第一空间SP。通过使空气流入第一空间SP，提高第一空间SP的压力。另外，经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的空气的至少一部分流入侧板52的内表面与风扇单元40及散热器30之间的第二空间TP。流入第二空间TP的空气在第二空间TP中向－Z方向流动。由于经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的低温的空气的至少一部分在第二空间TP中向－Z方向流动，所以可抑制与散热器30的表面接触而温度上升了的空气在第二空间TP中向+Z方向流动。

即，假设与散热器30的表面接触而温度上升了的空气，如图2的箭头Fb所示，在第二空间TP中要向+Z方向流动。在本实施方式中，经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的低温空气的至少一部分在第二空间TP中向－Z方向流动。因此，可抑制与散热器30表面接触的高温空气在第二空间TP中向+Z方向流动。由此，可抑制与散热器30的表面接触的高温空气再次吸入风扇41。与散热器30的表面接触而温度上升了的空气经由排气口73顺利地排出到外部空间OS。由于从外部空间OS经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的低温空气被风扇41吸入，且可抑制与散热器30的表面接触的高温空气被风扇41吸入，因此从风扇41向散热器30供给低温空气。因此，散热器30被充分冷却，抑制了风扇41的冷却效率的降低。由于散热器30被充分冷却，故而可在热电发电模块10的端面11与端面12之间赋予足够的温度差。通过在端面11与端面12之间赋予足够的温度差，热电发电模块10能够高效地产生电力。

在本实施方式中，排气口73的+Z侧的端部73A比散热器30的+Z侧的端部30A(散热片32的前端部)靠－Z侧配置。由此，从风扇41向散热片32供给的空气能够在充分地接触散热片32的表面之后，经由排气口73向外部空间OS流出。

另外，在本实施方式中，排气口73的－Z侧的端部73B比散热板31的支承面33靠－Z侧配置。由此，从风扇41向散热片32供给的空气能够流动到散热片32的－Z侧的端部，在充分接触散热片32的表面并进一步充分接触散热板31的支承面33后，经由排气口73流出到外部空间OS。

另外，在本实施方式中，沿X轴方向相邻的第二排气口732的间隔G1是沿X轴方向相邻的散热片32的间隔G2的整数倍。由此，通过风扇41的旋转而从第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS且被供给到散热器30的空气在流过相邻的散热片32之间后，从第二排气口732顺畅地流出。

第一排气口731在Y轴方向上伸长。由此，能够增大第一排气口731的面积的总和。因此，内部空间IS的空气可经由第一排气口731顺畅地排出。

[使用例]

图4是表示本实施方式的热电发电装置100的使用例的图。在盒式炉200上设置热电发电装置100。盒式炉200是热电发电装置100的热源。热电发电装置100的受热板20被盒式炉200加热的话，热电发电装置100发电。在图4所示的例子中，热电发电装置100的连接器80和电气设备300通过线缆90连接。线缆90例如是USB线缆。在图4所示的例子中，电气设备300是智能手机或平板电脑那样的移动设备。热电发电装置100能够作为电气设备300的充电器发挥作用。例如，在紧急时或户外活动时，能够使用热电发电装置100及盒式炉200对电气设备300充电。

注意，热源并不限定于盒式炉200。作为热源，可列举暖炉用炉、焚火、炭火以及自工业用设备的排热等。另外，利用来自热电发电装置100的电力的电气设备300并不限定于移动设备。作为利用来自热电发电装置100的电力的电气设备，可列举扇风机、收音机、加湿器以及温湿度计等。扇风机、收音机、加湿器以及温湿度计这样的电气设备通过从热电发电装置100供给的电力进行工作。这样，即使在布线或供电困难的状况下，也能够通过确保热电发电装置100和热源来获得电力。

[效果]

如上说明，根据本实施方式，在相对板51上设置第一进气口71，在侧板52上设置第二进气口72。由此，进气口的面积的总和变大。因此，外部空间OS的低温空气充分流入内部空间IS。通过使低温空气从外部空间OS充分地流入内部空间IS，可抑制风扇41的冷却效率的降低，可充分对热电发电模块10的端面11进行冷却。因此，可在热电发电模块10的端面11与端面12之间赋予足够的温度差。通过在端面11与端面12之间赋予足够的温度差，可抑制热电发电模型块10的发电效率的降低。

如上所述，罩部件50起到抑制热电发电装置100的使用者的手指与风扇41或热电发电模块10接触的手指保护件的作用。因此，第一进气口71的宽度尺寸是有限制的。即，为了使使用者的手指不通过第一进气口71，需要缩小第一进气口71的宽度。如果第一进气口71的宽度小，则通过第一进气口71的空气的流路阻力变大。另外，即使在相对板51上设置多个第一进气口71，也难以使第一进气口71的面积的总和足够大。因此，如果仅仅在相对板51上设置第一进气口71，就有可能难以使低温空气向内部空间IS充分流入。

另外，由于相对板51与风扇41相对，所以风扇41对经由第一进气口71流入内部空间IS的空气而言成为障碍物。因此，经由第一进气口71流入内部空间IS的空气的压力损失变大，有可能无法充分地向存在于风扇41的－Z侧的散热器30供给空气。其结果，散热器30的冷却效率有可能降低。

在本实施方式中，在侧板52上设置第二进气口72。因此，外部空间OS的低温空气经由第一进气口71及第二进气口72二者充分地流入内部空间IS。因此，可抑制风扇41的冷却效率的降低。

另外，在本实施方式中，在相对板51与风扇41之间形成第一空间SP。由此，通过从第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的空气，可提高第一空间SP的压力。因此，可抑制与散热器30的表面接触而温度上升了的空气在第二空间TP中向+Z方向流动。因此，可抑制与散热器30的表面接触而温度上升了的空气再次被风扇41吸入。由于从外部空间OS经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的低温空气被风扇41吸入，且可抑制与散热器30的表面接触而温度上升了的空气被风扇41吸入，因此可从风扇41向散热器30供给低温空气。因此，散热器30被充分冷却，可抑制风扇41的冷却效率的降低。

图5是表示关于本实施方式的热电发电装置100的冷却效果的实验结果的图。在实验中，准备了没有罩部件的热电发电装置(基准例)和具有罩部件的热电发电装置(比较例1、比较例2、实施例)，测量了在同一条件下加热受热板时从各个热电发电装置输出的发电量。在没有罩部件的基准例的热电发电装置中，由于风扇41的旋转，低温空气被充分地供给到散热器30。通过将低温空气充分供给到散热器30，使热电发电模块10的端面11充分冷却，在热电发电模块10的端面11与端面12之间赋予足够的温度差。因此，从热电发电模块10输出的发电量大。

比较例1的热电发电装置的罩部件具有第一进气口71，没有第二进气口72。另外，在比较例1的热电发电装置中，相对板51与风扇41之间的第一空间SP较小。由于相对板51和风扇41接近，因此在多个第一进气口71中，从在XY平面内设置在与旋转轴AX一致的位置的第一进气口71S向内部空间IS的空气流入受到很大限制。

比较例2的热电发电装置的罩部件具有第一进气口71，没有第二进气口72。在比较例2的热电发电装置中，相对板51与风扇41之间的第一空间SP较大。由于第一空间SP大，因此在多个第一进气口71中，从在XY平面内设置在与旋转轴AX一致的位置的第一进气口71S向内部空间IS的空气流入的限制很小，但不能说开口面积的总值足够。

实施例的热电发电装置100的罩部件具有在上述实施方式中说明的第一进气口71及第二进气口72。另外，在实施例的热电发电装置100中，相对板51与风扇41之间的第一空间SP较大。低温空气经由第一进气口71及第二进气口72充分供给到内部空间IS。另外，由于从第二进气口72流入内部空间IS的空气向与XY平面平行的方向流动，因此可得到抑制与散热器30接触而温度上升了的空气流入风扇41的气幕效应。

在图5中，纵轴表示将从基准例的热电发电装置输出的发电量设为100％时，从比较例1、比较例2以及实施例各自的热电发电装置输出的发电量的比例。

如图5所示，从比较例1的热电发电装置输出的发电量为从基准例的热电发电装置输出的发电量的43[％]。在比较例1的热电发电装置中，不存在第二进气口72，空气只从第一进气口71流入内部空间IS。因此，即使风扇41旋转，也难以使足够的空气从外部空间OS流入内部空间IS。另外，第一空间较小，经由第一进气口71流入内部空间IS的空气在第二空间TP中很难向－Z方向流动。由此，与散热器30的表面接触而温度上升了的空气在第二空间TP中向+Z方向流动而再次被风扇41吸入的可能性很高。因此，热电发电模块10的端面11不会被充分冷却。其结果，热电发电模块10的端面11与端面12之间的温度差小，从热电发电模块10输出的发电量小。

从比较例2的热电发电装置输出的发电量是从基准例的热电发电装置输出的发电量的78[％]。在比较例2的热电发电装置中，虽然不存在第二进气口72，但是存在足够的第一空间SP，所以经由第一进气口71流入内部空间IS的空气在第二空间TP中能够向－Z方向流动。由此，可抑制通过与散热器30的表面接触而温度上升了的空气在第二空间TP中向+Z方向流动而再次被风扇41吸入。因此，在比较例2的热电发电装置中，与比较例1的热电发电装置相比，热电发电模型块10的端面11更被冷却，热电发电模型块10的端面11与端面12之间的温度差比比较例1的温度差大。其结果，从热电发电模块10输出的发电量大。

从实施例的热电发电装置100输出的发电量是从基准例的热电发电装置100输出的发电量的94[％]。在实施例的热电发电装置100中，低温空气经由第一进气口71及第二进气口72两者被充分供给到内部空间IS。另外，由于存在足够的第一空间SP，因此经由第一进气口71及第二进气口72流入内部空间IS的空气在第二空间TP中能够向－Z方向流动。由此，可抑制通过与散热器30的表面的接触而温度上升了的空气在第二空间TP中向+Z方向流动而再次被风扇41吸入。因此，在实施例的热电发电装置100中，与比较例1及比较例2的热电发电装置相比，热电发电模块10的端面11被充分冷却，热电发电模块10的端面11与端面12之间的温度差比比较例1及比较例2的温度差大。其结果，从热电发电模块10输出的发电量大。

将实施例的第一空间SP的压力设为P，将上述比较例1的第一空间SP的压力设为P1，将比较例2的第一空间SP的压力设为P2，将排气口73与侧板52之间的压力设为Ps时，有“P1＜P2＜P＜Ps”的关系成立，所以在本实施方式中，可抑制与散热器30的表面接触而温度上升了的空气被风扇41吸入。另外，在本实施方式中，由于第一空间SP及第二空间TP中的空气流作为气幕发挥作用，因此可更有效地抑制温度上升的空气被风扇41吸入。

[其他的实施方式]

图6及图7分别是将本实施方式的热电发电装置100的一部分放大的图。在上述实施方式中，在Z轴方向上，第二进气口72的－Z侧的端部72B为与风扇41的+Z侧的端部41A相同的位置。如图6所示，在Z轴方向上，第二进气口72的－Z侧的端部72B也可以比风扇41的+Z侧的端部41A更靠+Z侧配置。另外，如图7所示，在Z轴方向上，第二进气口72的－Z侧的端部72B也可以比风扇41的+Z侧的端部41A更靠－Z侧配置。

即，在Z轴方向上，第二进气口72的+Z侧的端部72A比风扇41的+Z侧的端部41A靠+Z侧配置即可。通过在Z轴方向上使第二进气口72的+Z侧的端部72A比风扇41的+Z侧的端部41A靠+Z侧配置，能够如上述实施方式所说明地抑制风扇41的冷却效率的降低。

注意，在Z轴方向上，排气口73的+Z侧的端部73A既可以配置在与散热器30的+Z侧的端部30A(散热片32的+Z侧的前端部)相同的位置，也可以比散热器30的+Z侧的端部30A更靠+Z侧配置。

注意，在Z轴方向上，排气口73的－Z侧的端部73B既可以配置在与散热板31的支承面33相同的位置，也可以比散热板31的支承面33更靠+Z侧配置。

注意，在上述实施方式中，设置在第一侧板521及第二侧板522上的第一排气口731沿Y轴方向伸长，但也可以与第二排气口732相同，沿Z轴方向伸长。另外，在第一排气口731沿Z轴方向伸长的情况下，沿Y轴方向相邻的第一排气口731的间隔也可以是沿Y轴方向相邻的散热片32的间隔的整数倍。

图8是表示本实施方式的热电发电装置100的剖面图。如图8所示，也可以在侧板52的内表面与风扇单元40及散热器30之间的第二空间TP的至少一部分配置挡板400。挡板400是环状的部件，将第二空间TP划分为比挡板400靠+Z侧的空间和比挡板400靠－Z侧的空间。在图8所示的例子中，挡板400被配置为将风扇单元40的风扇壳体42的端部42B和侧板52的内面连接。通过配置挡板400，能够充分抑制如箭头Fb所示的从散热器30(散热片32之间)流出的被加热了的空气在第二空间TP中向上方流动。

附图标记说明

10：热电发电模块

11：端面

12：端面

13：P型热电半导体元件

14：N型热电半导体元件

15：电极

16：第一基板

17：第二基板

18：引线

20：受热板

21：连接面

22：受热面

30：散热器

30A：端部

30B：端部

31：散热板

32：散热片

33：支承面

34：连接面

35：凸缘

36：凸缘

40：风扇单元

41：风扇

41A：端部

41B：端部

42：风扇壳体

42A：端部

42B：端部

43：支承部件

50：罩部件

51：相对板

52：侧板

61：螺钉

62：螺钉

63：螺旋弹簧

64：螺钉

71：第一进气口

72：第二进气口

72A：端部

72B：端部

73：排气口

73A：端部

73B：端部

80：连接器

90：线缆

100：热电发电装置

200：盒式炉

300：电气设备

400：挡板

521：第一侧板

522：第二侧板

523：第三侧板

524：第四侧板

721：直线状边缘

722：直线状边缘

723：圆弧状边缘

724：圆弧状边缘

731：第一排气口

732：第二排气口

7311：直线状边缘

7312：直线状边缘

7313：圆弧状边缘

7314：圆弧状边缘

7321：直线状边缘

7322：直线状边缘

7323：圆弧状边缘

7324：圆弧状边缘

AX：旋转轴

IS：内部空间

OS：外部空间

SP：第一空间

TP：第二空间

Claims (9)

1.一种热电发电装置，其中，具有：

热电发电模块；

风扇，其能够以旋转轴为中心旋转，且在与所述旋转轴平行的第一轴方向上配置于所述热电发电模块的一侧；

罩部件，其具有相对板和侧板，所述相对板在所述第一轴方向上配置于所述风扇的一侧并与所述风扇相对，所述侧板从所述风扇的一侧朝向另一侧地配置于所述风扇的周围；

第一进气口，其设于所述相对板；

第二进气口，其设于所述侧板，且在所述第一轴方向上至少一部分比所述风扇更靠一侧配置；

排气口，其设于所述侧板，且在所述第一轴方向上比所述风扇更靠另一侧配置。

2.如权利要求1所述的热电发电装置，其中，

所述第二进气口分别面对所述相对板的内表面与所述风扇之间的第一空间以及所述侧板的内表面与所述风扇之间的第二空间。

3.如权利要求1或2所述的热电发电装置，其中，

所述第二进气口在所述第一轴方向上具有一侧的端部和另一侧的端部，

所述风扇在所述第一轴方向上具有一侧的端部和另一侧的端部，

在所述第一轴方向上，所述第二进气口的另一侧的端部配置在与所述风扇的一侧的端部相同的位置或者比所述风扇的一侧的端部更靠所述一侧的位置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的热电发电装置，其中，具有：

散热器，其在所述第一轴方向上配置于所述热电发电模块与所述风扇之间，且与所述热电发电模块的一侧的端面连接；

受热板，其在所述第一轴方向上与所述热电发电模块的另一侧的端面连接。

5.如权利要求4所述的热电发电装置，其中，

在与所述旋转轴正交的方向上，所述第二进气口的尺寸在所述散热器的尺寸以上。

6.如权利要求5所述的热电发电装置，其中，

所述侧板包括第一侧板、在与所述旋转轴正交的第二轴方向上与所述第一侧板隔开间隙配置的第二侧板、配置在所述第一侧板与所述第二侧板之间且与所述第一侧板及所述第二侧板连结的第三侧板、在与所述第一轴方向及所述第二轴方向正交的第三轴方向上与所述第三侧板隔开间隙配置且与所述第一侧板及所述第二侧板连结的第四侧板，

所述第二进气口设置在所述第一侧板、所述第二侧板、所述第三侧板及所述第四侧板中的至少一个上。

7.如权利要求4～6中任一项所述的热电发电装置，其中，

所述排气口在所述第一轴方向上具有一侧的端部和另一侧的端部，

所述散热器在所述第一轴方向上具有一侧的端部和另一侧的端部，

在所述第一轴方向上，所述排气口的一侧的端部从所述散热器的一侧的端部向所述另一侧配置。

8.如权利要求7所述的热电发电装置，其中，

所述散热器具有与所述散热板的支承面连接的散热片，

所述散热器的一侧的端部包括所述散热片的前端部，

在所述第一轴方向上，所述排气口的另一侧的端部从所述散热板的支承面向所述另一侧配置。

9.如权利要求8所述的热电发电装置，其中，

所述排气口沿所述第一轴方向伸长，且在与所述旋转轴正交的方向上设置多个，

所述散热片沿所述第一轴方向伸长，且在与所述旋转轴正交的方向上设置多个，

在与所述旋转轴正交的方向上，相邻的所述排气口之间的所述罩部件的中心线与所述散热片的中心线一致，

所述排气口的间隔是所述散热片的间隔的整数倍。

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